BOF-LF-CC生产特殊钢连铸坯的质量控制.ppt

BOF-LF-CC生产特殊钢连铸坯的质量控制蔡开科 秦哲 孙彦辉 北京科技大学冶金与生态工程学院2009年12月 目 录 前言 1.转炉冶炼终点拉碳：是低拉碳还是高拉碳？ 2.脱氧：用铝还是不用铝？ 3.钢中夹杂物成分控制：是塑性状态还是脆性状态？ 4.精炼渣成分控制：是控制高碱度还是低碱度？ 5.中高碳硅镇静钢还会堵水口吗？ 6.连铸工艺优化是解决铸坯中心缺陷的基础 7. M-EMS+F-EMS是解决中高碳钢小方坯中心缺陷的有效手段 8. M-EMS+凝固末端轻压下是解决中高碳钢大方坯中心缺陷的有效手段 结语 前 言 特殊钢的特点： l?特殊用途。轴承、齿轮、弹簧、硬线、结构件、重轨等 l?中高碳的碳锰钢 l?大部分为棒线材的长材产品（小方坯、大方坯） l?生产流程 ： BOF(EAF)—精炼（吹Ar、LF、LF+VD）—CC。 我国采用BOF(EAF)—LF（VD）—CC流程。下面仅就生产中几个问题进行讨论。 1.转炉冶炼终点拉碳：是低拉碳还是高拉碳？ （1）低拉碳增碳法特点 ： 渣中 （FeO）高，有利于脱P，一吹到底，生产低P钢，控制方便。 钢中a[o]高，脱氧剂消耗增加，夹杂物增加。 增[C]剂消耗大，成分控制不稳定。 （2）高拉碳补吹法特点 ： 吹炼时间短，O2耗少。 吹损少，金属收得率高。 钢中a[o]低，铁合金加入少，夹杂物少。 增C量少，C粉加入少。 钢中H、N含量低。 此法的难点是： 高拉碳条件下（C=0.4~0.6%），钢水[P]要控制在 0.01%左右。 转炉冶炼前期脱磷。 终点温度和成分控制较难。 日本、韩国的钢厂早就采用高拉碳法。目前国内不少厂家也开始由低拉碳走向高拉碳。如某厂冶炼45钢生产统计表明终点拉碳大于0.2%比低拉碳生产成本降低20.45元/吨钢。冶炼82B，拉碳[C]=0.4%左右，吨钢成本节约13元。 终点钢水中a[o]降低（图1） ，铁合金回收率高了，生成夹杂物少了。 表1 低拉碳增碳法和高拉碳补吹法的过程工艺参数比较 2. 脱氧：用铝还是不用铝？ 用Al脱氧的好处： 细化晶粒，生产细晶粒钢。 把钢中溶解氧降到很低，有利于降低T[O]含量。 用铝脱氧坏处： 生成的Al2O3夹杂物使钢水可浇性变差，易堵水口 Al2O3脆性夹杂物产生拉拔脆断，降低疲劳寿命等。 对于中高碳钢一般不用铝脱氧，目的是避免钢中生成有害的Al2O3夹杂。 根据钢种和产品用途，脱氧方式可分为： 仅用 Si+Mn脱氧（Als→0）。 Si+Mn+少量Al脱氧（Als＜0.006％） Si+Mn+ Al脱氧（细晶粒钢）（Als=0.01～0.02%）。 3.钢中夹杂物成分控制：是塑性状态还是脆性状态？ 3.1硅镇静钢 用Si+Mn脱氧，如图5所示，形成的脱氧产物有： 纯SiO2（固体）； MnO·SiO2(液体)； MnO·FeO(固溶体)。 对于硅镇静钢，与Si、Mn相平衡的[O] 溶较高，为40～60 ppm（图6所示），在结晶器内钢水凝固时易生成皮下针孔或气泡（图7）。 由图可知： [O]10ppm SiO2析出水口堵塞 [O]20ppm 铸坯气孔增加 [O]=10~20ppm 最佳范围 硅镇静钢，不加铝脱氧，钢中酸溶铝[Al]s几乎为零（0.002%）。水口堵塞不是Al2O3而是SiO2夹杂所致。为此应生成MnO·SiO2液态夹杂（图5），应控制Mn/Si： Mn/Si低时形成SiO2夹杂，增加了水口堵塞可能性 Mn/Si高时生成典型的液态MnO. SiO2(MnO 54.1%，SiO2 45.9%)，夹杂物容易上浮 因此操作者应调整钢成分，保持Mn/Si2.5生成液态的MnO·SiO2，有利于夹杂物上浮。但在一定温度下与Si、Mn相平衡的[O]溶较高（图6），当钢水浇入结晶器会产生C-O反应使坯壳生成皮下针孔，同时生成MnO·SiO2浮渣也污染了钢水。为此在LF炉精炼采用白渣操作+Ar搅拌，钢渣精炼扩散脱氧既能把钢水中[O]溶降到20ppm，也能有效的脱硫，把[S]降到0.01％。 用Si+Mn+少量铝脱氧，如图8所示，形成的脱氧产物可能有： 蔷薇辉石（2MnO·2Al2O3·5SiO2）； 锰铝榴石（3MnO·Al2O3·3SiO2）； 纯Al2O3(Al2O325%)。 要把夹杂物成分控制在相图中锰铝榴石的阴影区，这样就可达到： 夹杂物熔点低（1400℃），球形易上浮； 热轧时夹杂物可塑性好（800～1300℃）； 锰铝榴石夹杂物中A